太阳能与建筑一体化在我国建筑节能中的应用

太阳能与建筑一体化在我国建筑节能中的应用

何叶

关键词：太阳能与建筑一体化；技术；应用

引言

建筑能耗在总能耗中所占比例较大，并且随着现代化生活水平的提高而逐步增长。能源的消耗不仅加剧了地球矿物燃料的日益紧缺和枯竭，而且严重污染了地球环境。由表1中可以看出，工业发达国家建筑能耗占总能耗的30％～40％，我国建筑能耗业占总能耗的10％以上。[2]因此建筑节能潜力很大。在全面深入贯彻21世纪议程和实施可持续发展战略的今天，建筑节能已成为未来建筑的发展方向和人类社会共识。

表1.建筑能耗占总能耗的比例

国家美国英国瑞典丹麦荷兰意大利加拿大比利时日本建筑能耗占总能耗的比例（％）31.934.333.942.433.927.431.831.820.3

一、太阳能有其独特的优势

经过数年的研究和开发，太阳能的利用已取得显著成果并转化为生产力。在我国，太阳能热水器生产企业超过千家，推广应用范围也在不断扩大。早在1999年召开的世界太阳能大会上就有专家认为，当代世界太阳能科技发展有两大基本趋势，一是光电与光热结合，二是太阳能与建筑的结合。太阳能建筑系统是绿色能源和新建筑理念两大革命的交汇点，专家们公认，太阳能是未来人类最适合、最安全、最理想的替代能源。目前，太阳能利用转化率约为10%—12%，太阳能的开发利用潜力十分巨大。据悉，目前世界各国都在实施自己的“阳光计划”，如去年德国政府就宣布推行“十万屋顶”计划，即在建筑顶部大规模地铺设太阳能发电装置，既节省电力又利于环保。在欧洲的能源消费中，约有1/2用于建筑的建设和运行，而交通运输耗能只占能源消费的1/4，因此建筑物利用太阳能成为各发达国家政府极力倡导的事业，太阳能利用设施与建筑的结合自然是人们所关注的问题，主要是太阳能的光伏利用与建筑的结合上。

二、我国的太阳能资源

我国地处18°～54°之间，幅员辽阔，拥有极其丰富的太阳能资源，全国约由三分之二以上的地区太阳能利用条件良好，年日照时间大于2000h左右，据估计，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1018KJ全国各地太阳年辐射总量达335～837KJ/㎝2。若按各地太阳年辐射总量来划分，我国大致可分为五个太阳能资源带，如表2所示。

表2中国太阳能资源的划分

地区分类年日照时数（h）年辐射总量（KJ/㎝²）相当于燃烧标煤（Kg）包括地区与国外相当的地区一2800～3300670～837230～280宁夏北部、甘肃北部、新疆东南部、青海西部与西藏西部印度和巴基斯坦北部二3000～3200586～670200～230河北北部、山西北部、内蒙古和宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部印度尼西亚的雅加达一带三2200～3000502～586170～200北京、山东、河南、河北东部、山西南部、新疆北部、云南、陕西、甘肃东南部、广东和福建南部美国的华盛顿地区四1400～2200419～502140～170湖北、湖南、江西、浙江、广西和广东北部、江苏和安徽的南部、陕西南部、黑龙江意大利的米兰地区五1000～1400335～419110～140四川、贵州法国的巴黎和俄罗斯的莫斯科地区

研究结果表明，在太阳能利用方面具有经济价值的地区是年辐射总量高于2200h的地区。因此，我国具有在大部分地区建筑物中推广应用太阳能利用技术的良好条件。

三、太阳能与建筑一体化特点

一是把太阳能的利用纳入环境的总体设计，把建筑、技术和美学融为一体，太阳能设施成为建筑的一部分，相互间有机结合；二是利用太阳能设施完全取代或部分取代屋顶覆盖层，可减少成本，提高效益；三是可用于平屋顶和斜屋顶，一般对平屋顶而言用覆盖式，对斜屋顶用镶嵌式；四是该技术属于一项综合性技术，涉及太阳能利用、建筑、流体分布等多种技术领域。联合国能源机构最近的调查报告显示，太阳能与建筑一体化将成为21世纪的市场热点，成为21世纪建筑节能市场的亮点。

国内太阳能产业领军企业力诺瑞特在对欧洲和中国的国情做了对比后，敏锐发现了建筑节能这一课题，并将全部研发精力投入到其中。经过分析研究，力诺瑞特的专家们将目光瞄准了屋脊、外墙立面、阳台等位置，前瞻性地提出“太阳能与建筑一体化”概念，并且引进、消化、吸收了德国的分体式太阳能热利用技术，将更适合建筑的产品在市场上迅速推广开来，成为“太阳能与建筑一体化”专家，引领行业发展。

作为国内“太阳能与建筑设计一体化”引领企业，力诺瑞特对建筑进行了深入的研究和探索，取得多项技术成果，掌握了太阳能与建筑结合的核心技术，使太阳能热水系统能够与建筑进行完美结合，并在国内进行了推广应用，带动国内太阳能与建筑结合技术发展。首先解决了高层建筑无法安装太阳能的难题，他们研发的分体式太阳能热水中心完美的镶嵌在阳台外立面、斜屋脊等位置，使太阳能不再是建筑的负担；第二，避免了太阳能对建筑构造的破坏，解决了防雷、防水等安全隐患；第三，太阳能推广实现了产业化、源头化，使业主在安装太阳能的过程中节省了成本，并保证了质量；第四，由于是工程化、标准化安装，售后服务体系和物业管理实现了统一，有效保障了消费者的权益。

四、太阳能一体化在建筑节能中应用

1、建筑一体化三个必备条件

①产品使用寿命长，故障率低，适用地域广；

②能成为建筑的一部分，不影响建筑物的美观，符合建筑给排水的承压设计；

③美观大方、安全、经济、节能、环保；

2、满足建筑一体化的特性

①解决了抗冻任何地方都可安装，冬天不必放水，部件联接按建筑给排水的规范执行，热虹吸循环，顶水承压工作，无电控部件，搪瓷水箱、集热器自动冲洗无需排污，在已有十余年考验的基础上做了大量的改进，保证寿命在20年以上。

②可以轻松的在平顶、斜顶、阳台、墙面安装，没有建筑高度限制，只要能接收到阳光就能简单、美观的和建筑结合在一起。

③每平方在晴天所产生的热效率相当于2－2.5度电产生的热效率。在夏天的阴天每平方也可产生1－2度电产生的热效率，节能效果显著，可节能70－90%以上，使用2－4年可回收成本。

3、别墅安装

①供热系统：对于别墅有较多的用热点来说，供热方式是小型的集中供热系统。

②循环方式：有较为理想的水管摆放位置时，可采用自然循环，若采用强制循环，则可把储热水箱放置于任何方便使用的地方。

③安装方式：可根据别墅造型在斜顶、露台上安装集热器。

此外，若用户已有普通储热热水器，只需安装集热器和水泵就可构成太阳热水器。可节省70%—90%的能源。

4、阳台安装

高层建筑可以在阳台上安装太阳能，每个阳台上安装的太阳能装置为独立的分户型自然循环供热系统。

5、斜顶安装

集中供热型即多住户共用一套循环加热系统与一个储热水箱，进行集中供热。特点：

①便于集中维护、管理，可集中安装自控辅助加热装置。

②水箱体积大，降温速度慢，按需使用，热水使用效率高。

③占地面积小。

分户型即各住户使用一套独立的太阳能热水系统。特点：安装灵活，可在屋面及阳台上安装；使用时各住户互不干扰。

6、墙壁安装

高层建筑可以在墙面上安装太阳能。建筑设计时在墙面上为太阳能安装做专门的预留构造，集热板可以很好的与建筑融合，5—6层作为一个自然循环单元，由统一的储热水箱通过管道井向各层用水点提供热水。也可每户作为一个自然循环单元，各用户使用一套独立的太阳能热水系统。在墙壁上安装太阳能集热器，可以在东、南、西三个侧面安装，北侧由于无日照不能安装集热器，北面的住户可以由东、西储热水箱分配供热。

7、游泳池安装

游泳池的太阳能供热方案温水游泳池需要保证池中水保持适宜的温度，如果采用太阳能与其它热源协同供热，将会大大降低运行成本。供热系统

①直接供热：在游泳池、水处理设备、太阳能集热系统间进行强制循环，直接加热池水，适用于要求相对简单的游泳池。

②间接供热：建立储水箱、太阳能集热系统间的强制循环系统，利用储热水箱内的热水向游泳池内控制补热、补水。

五、结语

目前，建筑物空气温度调节消耗着大量的能源。在我国，它要占到建筑物总能耗的约70%。用空调机和燃煤来控制室温不仅消耗能量，带来外界的环境污染，而且并不能给室内人员带来健康的环境。目前，在太阳能采暖方面，除造价较高的被动式太阳房有一些示范建筑外，主动式太阳能供能由于成本更高还没有大规模采用，这一现状与我国的经济发展不相适应。因此，依据建筑供能的主动与被动相结合、太阳能与常规能源相结合的思想，将建筑节能方案按照房间的功能，采用不同方案的配合及交叉，从而大大降低太阳能用于建筑的投资和运行成本，这将成为以力诺瑞特为代表的太阳能领军企业亟需攻克的一大课题。

参考文献：

[1]廖金荣.浅议太阳能与建筑一体化的应用——以南宁市翡翠园小区为例[J].沿海企业与科技.2007（08）

[2]杨德山，赵国华.光热利用与建筑一体化实践[J].建设科技.2007（24）

[3]田轶威，朱炜.太阳能热系统与建筑一体化研究[J].现代城市.2008（02）

[4]葛岚.太阳能的利用与建筑一体化[J].安徽建筑.2008（05）

[5]张树君.太阳能与建筑一体化标准体系[J].建设科技.2009（02）